CN113978608B - 一种船舶负角隅结构及船舶 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶技术领域，具体公开了一种船舶负角隅结构及船舶。船舶负角隅结构包括垂直相交的主甲板和横舱壁，所述主甲板水平设置并开设有舱口，所述主甲板于所述主甲板和横舱壁的垂直相交处设置有开口朝向所述舱口的第一负角隅，所述横舱壁于所述主甲板的上下两侧均设置有开口朝向所述主甲板的第二负角隅，所述第一负角隅的开口与所述第二负角隅的开口交汇于所述垂直相交处。船舶包括上述的船舶负角隅结构。本发明公开的船舶负角隅结构和船舶，能够极大降低舱口角隅处的应力集中程度，提高船体结构的疲劳寿命。

Description

一种船舶负角隅结构及船舶

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶负角隅结构及船舶。

背景技术

在大型船舶上，甲板通常存在着大开口的货舱口或机舱口等，大开口的开设严重地破坏了船体结构的连续性，且大开口的角隅处通常为应力集中点，开口角隅处的结构对船体结构的疲劳寿命具有重要影响。

为避免或降低角隅处的应力集中，现有的船舶，通常会在货舱横舱壁处设置正角隅，用于实现结构的光滑过渡，保证船体结构的结构安全性，且舱口角隅通常采用椭圆形或者抛物线型。随着船舶大型化的发展，船舶主尺度和货舱开口尺寸不断增加，采用正角隅的设置需要同时增加角隅板厚度和角隅半径才能满足疲劳强度的需求，而正角隅的尺寸又受限于货舱空间的利用率而难以有效做到较大尺寸，因此，正角隅的设计已难以满足大型船舶的结构需求。

因此，亟需一种船舶负角隅结构及船舶，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在一提供一种船舶负角隅结构及船舶，以降低舱口角隅处的应力集中，提高船体结构的疲劳寿命。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种船舶负角隅结构，包括垂直相交的主甲板和横舱壁，所述主甲板水平设置并开设有舱口，所述主甲板于所述主甲板和所述横舱壁的垂直相交处设置有第一负角隅，所述第一负角隅向所述主甲板内凹设且开口朝向所述舱口；所述横舱壁于所述主甲板的上下两侧均设置有第二负角隅，所述第二负角隅向所述横舱壁内凹设且开口朝向所述主甲板；所述第一负角隅的开口与所述第二负角隅的开口交汇于所述垂直相交处。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述第一负角隅为开口朝向所述舱口的圆弧结构，所述圆弧结构的半径为300mm～500mm，所述圆弧结构的圆心位于所述舱口中。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述圆弧结构的圆心与所述横舱壁的间距为100mm～250mm。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述第二负角隅包括沿横向方向依次光顺连接的第一弧线段、水平段和第二弧线段，所述第一弧线段位于靠近舱口纵舱壁的一侧，所述水平段与所述主甲板平行且间隔设置，所述第一弧线段和所述第二弧线段的开口朝向所述第一负角隅，所述第一弧线段和所述第二弧线段对应的圆心角小于或等于45°。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述第一弧线段的半径为200mm～400mm；

和/或，所述第二弧线段的半径为100mm～300mm；

和/或，所述水平段与所述主甲板的间距为200mm～350mm。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述第一弧线段靠近所述主甲板的一端沿朝向所述主甲板倾斜延伸有倾斜段，所述倾斜段的斜率与所述第一弧线段末端的切线斜率相同，且所述倾斜段相对竖直方向的夹角为15°至45°。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述第二负角隅与所述主甲板围设形成有纵应力孔，所述纵应力孔具有贯通所述横舱壁朝向舱口纵舱壁一侧的侧开口。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述侧开口的高度小于或等于40mm，和/或，所述侧开口的宽度小于或等于40mm。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，位于所述主甲板上下两侧的两个所述第二负角隅相对所述主甲板对称；

和/或，所述第一负角隅在所述主甲板上的正投影位于所述第二负角隅内侧。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述横舱壁背离所述舱口的一侧设置有加强单元，所述加强单元与所述第二负角隅一一对应设置，且每个所述加强单元与所述主甲板及所述横舱壁均连接。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述加强单元包括斜封板，所述斜封板倾斜连接于所述主甲板和所述横舱壁，所述斜封板连接于所述主甲板的一端位于所述第一负角隅远离所述舱口的一侧，所述斜封板连接于所述横舱壁的一端位于所述第二负角隅远离所述主甲板的一侧；

和/或，所述加强单元包括侧板，所述侧板与所述主甲板及所述横舱壁均垂直连接，且所述侧板位于所述第二负角隅远离舱口纵舱壁的一侧。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述斜封板远离所述主甲板的一端与所述第二负角隅的最小间距为30mm～80mm。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，所述斜封板与所述侧板连接，且所述侧板远离所述斜封板的一侧设置有加强筋板。

作为一种船舶负角隅结构的优选技术方案，位于所述主甲板下侧的侧板为下侧板，相邻两个横舱壁之间的相对设置的两个下侧侧板通过纵筋板连接，所述纵筋板与所述主甲板连接。

一种船舶，包括如上所述的船舶负角隅结构。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的船舶负角隅结构，通过在主甲板和横舱壁的交接处设置位于主甲板上的第一负角隅和位于横舱壁上的第二负角隅，能够在减小单个负角隅尺寸的同时，使得船体结构在发生扭转变形时，负角隅结构能够充分吸收因扭转产生的应力与变形，有效降低角隅处的应力集中现象，从而提高船舶的结构强度和疲劳寿命；同时，第一负角隅设置在主甲板与横舱壁的相交处，第二负角隅设置在横舱壁上，使得负角隅的设置不会占用舱室的空间，且不会干涉货物或人员进出舱口，避免对角隅产生碰撞，同时也避免对导架的设置产生影响。

本发明提供的船舶，通过采用上述的船舶负角隅结构，能够提高船舶的整体结构强度和抗疲劳性能，降低应力集中现象，提高船舶的疲劳寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的船舶负角隅结构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的船舶负角隅结构的部分结构俯视图；

图3是本发明实施例提供的船舶负角隅结构的主视图；

图4是本发明实施例提供的船舶负角隅结构的侧视图。

图中标记如下：

1、主甲板；11、舱口；12、第一负角隅；13、水平应力孔；

2、横舱壁；21、横舱板；22、横肋板；23、第二负角隅；231、第一弧线段；232、水平段；233、第二弧线段；234、倾斜段；235、侧延伸段；24、纵应力孔；

3、加强单元；31、斜封板；32、侧板；321、第一圆弧部；322、倾斜部；323、第二圆弧部；33、加强筋板；

4、舱口纵舱壁；5、纵筋板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种船舶负角隅结构，其可应用于集装箱船、货船或者其他具有甲板舱口的船舶中，用于增强甲板开口处的结构强度，降低舱口角隅处的应力集中，提高船体结构的疲劳寿命。

具体地，本实施例提供的船舶负角隅结构包括主甲板1和横舱壁2，主甲板1水平设置，横舱壁2沿船宽方向竖直设置并与主甲板1垂直相交。主甲板1上开设有舱口11，主甲板1于主甲板1和横舱壁2的垂直相交处设置有第一负角隅12，第一负角隅12向主甲板1内凹设且开口朝向舱口11，横舱壁2于主甲板1的上下两侧均设置有第二负角隅23，第二负角隅23向横舱壁2内凹设且开口朝向主甲板1，第一负角隅12的开口与第二负角隅23的开口交汇于垂直相交处。

本实施例提供的船舶负角隅结构，通过在主甲板1和横舱壁2的交接处设置位于主甲板1上的第一负角隅12和位于横舱壁2上的第二负角隅23，能够在减小单个负角隅尺寸的同时，使得船体结构在发生扭转变形时，负角隅结构能够充分吸收因扭转产生的应力与变形，有效降低角隅处的应力集中现象，从而提高船舶的结构强度和疲劳寿命；同时，第一负角隅12设置在主甲板1与横舱壁2的相交处，第二负角隅23设置在横舱壁2上，使得负角隅的设置不会占用舱室的空间，且不会干涉货物或人员进出舱口11，避免对角隅产生碰撞，同时也避免对导架的设置产生影响。

如图1和图2所示，优选地，主甲板1朝向舱口11的一侧开设有与舱口11连通的水平应力孔13，水平应力孔13的周缘形成第一负角隅12。第一负角隅12为开口朝向舱口11的圆弧结构，圆弧结构的半径优选为300mm～500mm，最优为330mm～360mm。在本实施例中，圆弧结构的半径为350mm，但可以理解的是，圆弧结构的半径可以根据舱口11的尺寸、主甲板1的厚度等参数进行具体设置。

进一步地，圆弧结构对应的圆心位于舱口11内，且圆弧结构的圆心与横舱壁2的距离为100mm～250mm，最优为180mm～220mm，由此能够减小第一负角隅12的结构尺寸，在保证结构强度和抗疲劳性能的同时，提高主甲板1结构的连续性。优选地，第一负角隅12朝向舱口纵舱壁4的一端与舱口11的侧壁光顺连接。在本实施例中，第一负角隅12朝向舱口纵舱壁4的一端的切线沿纵向设置。

如图1和图3所示，在本实施例中，横舱壁2包括沿高度方向拼接设置的多个横舱板21，每个横舱板21均沿船宽方向(即横向方向)延伸。主甲板1的上下两侧均设置有横舱板21，且上下两个横舱板21均与主甲板1垂直对接，并采用焊接连接。每个横舱板21上均开设有开口朝向主甲板11的纵应力孔24，纵应力孔24的周缘形成第二负角隅23。

优选地，上下两个横舱板21的第二负角隅23相对主甲板1对称设置，以进一步地降低应力集中程度，且提高负角隅结构各处的受力均匀性，降低横舱壁2的加工难度。

第二负角隅23包括依次光顺连接的第一弧线段231、水平段232和第二弧线段233，水平段232与主甲板1平行且间隔设置，第一弧线段231和第二弧线段233均开口朝向主甲板1，第一弧线段231位于靠近舱口纵舱壁4的一侧，第一弧线段231和第二弧线段233的圆心角均小于或等于45°。该种第二负角隅23的结构设置，有利于避免棱角，有利于实现第二负角隅23各处的平缓过渡，降低应力集中。

优选地，第一弧线段231的半径大于第二弧线段233的半径，且第一弧线段231对应的圆心角小于45°。该种设计，使得第二弧线段233朝向主甲板1的一端倾斜地向舱口纵舱壁4延伸，增大第二负角隅23的开口宽度，降低应力集中程度。进一步地，第二弧线段233对应的圆心角优选等于45°，由此使得第二弧线部朝向主甲板1的一端切线竖直设置，有利于实现第二负角隅23与主甲板1的对接。

第一弧线段231的半径为200mm～400mm，最优为280mm～320mm。第二弧线段233的半径为100mm～300mm，最优为180mm～220mm。进一步地，水平段232与主甲板1的间距为200mm～350mm。在本实施例中，第一弧线段231的半径为300mm，第二弧线段233的半径为200mm，但可以理解的是，第一弧线段231和第二弧线段233的半径可以根据负角隅结构的强度和抗疲劳需求进行自适应设置。

第一弧线段231靠近主甲板1的一端沿朝向主甲板1的方向延伸有倾斜段234，倾斜段234的斜率与第一弧线段231靠近主甲板1一端的切线斜率相同，从此使得纵应力孔24在靠近开口处呈扩口形状，在保证水平段232尺寸不变的情况下，增大第二负角隅23的开口宽度，从而进一步地提高对应力的吸收能力。优选地，倾斜段234相对竖直方向的倾斜角度为15°～45°，最优为30°。

纵应力孔24优选具有贯通横舱壁2朝向舱口纵舱壁4一侧的侧开口，由此在保证负角隅结构的结构强度的同时，提高对扭矩和应力的吸收能力，从而进一步地降低舱口角隅处的应力集中，提高船体疲劳寿命。

具体地，第二负角隅23还包括连接于倾斜段234的末端的侧延伸段235，侧延伸段235与主甲板1间隔设置，且侧延伸段235延伸至横舱壁2靠近舱口纵舱壁4的一侧。优选地，侧延伸段235与主甲板1的距离小于40mm，且优选为15mm～30mm，侧延伸段235的宽度小于40mm，且优选为15mm～30mm。

在本实施例中，第一负角隅12在主甲板1上的正投影位于第二负角隅23内侧。

为进一步地增强负角隅结构的结构强度，负角隅结构还包括设置在横舱壁2背离舱口11一侧的加强单元3，加强单元3与第二负角隅23一一对应设置，且加强单元3与横舱壁2及主甲板1均连接。设置加强单元3，能够对第一负角隅12和第二负角隅23处的局部结构强度进行增强，从而提高负角隅结构的整体结构强度。

如图1、图3和图4所示，在本实施例中，加强单元3包括斜封板31，斜封板31倾斜连接在横舱壁2和主甲板1之间，且斜封板31远离横舱壁2的一端位于第一负角隅12远离舱口11的一侧，斜封板31远离主甲板1的一端位于第二负角隅23远离主甲板1的一侧，由此使得斜封板31能够同时对第一负角隅12和第二负角隅23处的结构进行局部补强。

在本实施例中，斜封板31远离主甲板1的一端与主甲板1的距离为H1，第二负角隅23距主甲板1的最大距离为H2(即水平段232与主甲板1之间的间距)，30≤H1-H2≤80，由此能够在增强第二负角隅23处的结构强度的同时，减小加强单元3的尺寸，降低物料成本。

进一步地，加强单元3还包括侧板32，侧板32与横舱壁2及主甲板1均垂直连接，且侧板32位于第二负角隅23远离舱口纵舱壁4的一侧。侧板32与主甲板1及横舱壁2均焊接连接，优选地，侧板32与斜封板31垂直连接，连接方式优选为焊接。

进一步地，侧板32的斜边包括依次光顺连接的第一圆弧部321、倾斜部322和第二圆弧部323，第一圆弧部321和第二圆弧部323的开口背离横舱壁2和主甲板1的交接处，且第一圆弧部321位于远离横舱壁2的一侧。倾斜部322与斜封板31平行且间隔设置，且第一圆弧部321和第二圆弧部323对应的圆心角小于或等于45°。

在本实施例中，位于主甲板1上侧的侧板32为上侧板，位于主甲板1下侧的夹板为下侧板，上侧板的第一圆弧部321的半径为200mm～300mm，优选为250mm；上侧板的第二圆弧部323的半径为400mm～600mm，优选为500mm。

相邻两个横舱壁2之间的两个相对设置的下侧板通过纵筋板5连接，纵筋板5与主甲板1连接。进一步，下侧板的第一圆弧部321和第二圆弧部323的半径均为400mm～600mm，且优选为500mm。

进一步地，横舱壁2远离舱口11的一侧设置有横肋板22，横肋板22沿横向方向延伸并沿高度方向间隔设置有若干个，每个侧板32远离主甲板1的一端均连接于横肋板22上。

进一步地，侧板32远离斜封板31的一侧设置有加强筋板33，以进一步地增强负角隅结构的结构强度。优选地，加强筋板33与斜封板31平行且间隔设置，且加强筋板33位于侧板32的侧边和斜封板31之间。

本实施例还提供了一种船舶，包括上述的船舶负角隅结构。本实施例提供的船舶，通过采用上述的船舶负角隅结构，能够提高船舶的整体结构强度和抗疲劳性能，降低应力集中现象，提高船舶的疲劳寿命。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种船舶负角隅结构，其特征在于，包括垂直相交的主甲板（1）和横舱壁（2），所述主甲板（1）水平设置并开设有舱口（11），所述主甲板（1）于所述主甲板（1）和所述横舱壁（2）的垂直相交处设置有第一负角隅（12），所述第一负角隅（12）向所述主甲板（1）内凹设且开口朝向所述舱口（11）；所述横舱壁（2）于所述主甲板（1）的上下两侧均设置有第二负角隅（23），所述第二负角隅（23）向所述横舱壁（2）内凹设且开口朝向所述主甲板（1）；所述第一负角隅（12）的开口与所述第二负角隅（23）的开口交汇于所述垂直相交处；

所述第二负角隅（23）包括沿横向方向依次光顺连接的第一弧线段（231）、水平段（232）和第二弧线段（233），所述第一弧线段（231）位于靠近舱口纵舱壁（4）的一侧，所述水平段（232）与所述主甲板（1）平行且间隔设置，所述第一弧线段（231）和所述第二弧线段（233）的开口朝向所述第一负角隅（12），所述第一弧线段（231）和所述第二弧线段（233）对应的圆心角小于或等于45°；所述第一弧线段（231）靠近所述主甲板（1）的一端沿朝向所述主甲板（1）倾斜延伸有倾斜段（234），所述倾斜段（234）的斜率与所述第一弧线段（231）末端的切线斜率相同，且所述倾斜段（234）相对竖直方向的夹角为15°至45°。

2.根据权利要求1所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述第一负角隅（12）为开口朝向所述舱口（11）的圆弧结构，所述圆弧结构的半径为300mm~500mm，所述圆弧结构的圆心位于所述舱口（11）中。

3.根据权利要求2所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述圆弧结构的圆心与所述横舱壁（2）的间距为100mm~250mm。

4.根据权利要求1所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述第一弧线段（231）的半径为200mm~400mm；

和/或，所述第二弧线段（233）的半径为100mm~300mm；

和/或，所述水平段（232）与所述主甲板（1）的间距为200mm~350mm。

5.根据权利要求1所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述第二负角隅（23）与所述主甲板（1）围设形成有纵应力孔（24），所述纵应力孔（24）具有贯通所述横舱壁（2）朝向舱口纵舱壁（4）一侧的侧开口。

6.根据权利要求5所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述侧开口的高度小于或等于40mm，和/或，所述侧开口的宽度小于或等于40mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的船舶负角隅结构，其特征在于，位于所述主甲板（1）上下两侧的两个所述第二负角隅（23）相对所述主甲板（1）对称；

和/或，所述第一负角隅（12）在所述主甲板（1）上的正投影位于所述第二负角隅（23）内侧。

8.根据权利要求1-6任一项所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述横舱壁（2）背离所述舱口（11）的一侧设置有加强单元（3），所述加强单元（3）与所述第二负角隅（23）一一对应设置，且每个所述加强单元（3）与所述主甲板（1）及所述横舱壁（2）均连接。

9.根据权利要求8所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述加强单元（3）包括斜封板（31），所述斜封板（31）倾斜连接于所述主甲板（1）和所述横舱壁（2），所述斜封板（31）连接于所述主甲板（1）的一端位于所述第一负角隅（12）远离所述舱口（11）的一侧，所述斜封板（31）连接于所述横舱壁（2）的一端位于所述第二负角隅（23）远离所述主甲板（1）的一侧；

和/或，所述加强单元（3）包括侧板（32），所述侧板（32）与所述主甲板（1）及所述横舱壁（2）均垂直连接，且所述侧板（32）位于所述第二负角隅（23）远离舱口纵舱壁（4）的一侧。

10.根据权利要求9所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述斜封板（31）远离所述主甲板（1）的一端与所述第二负角隅（23）的最小间距为30mm~80mm。

11.根据权利要求9所述的船舶负角隅结构，其特征在于，所述斜封板（31）与所述侧板（32）连接，且所述侧板（32）远离所述斜封板（31）的一侧设置有加强筋板（33）。

12.根据权利要求9所述的船舶负角隅结构，其特征在于，位于所述主甲板（1）下侧的侧板（32）为下侧板，相邻两个横舱壁（2）之间的相对设置的两个下侧侧板通过纵筋板（5）连接，所述纵筋板（5）与所述主甲板（1）连接。

13.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的船舶负角隅结构。

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